Profilo di Profondità del Disco del Disco Rigido facendo uso di Spettrometria di Massa Neutrale Polverizzata da Hiden Analitico

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Sfondo
Riassunto
Introduzione
SIMS e SNMS
Analisi del Disco
Quantificazione
Risultati
Conclusione

Sfondo

Hiden Analitico è stato fondato nel 1981 ed attualmente è situato in una fabbrica² di 2,130m in Warrington, Inghilterra con un personale oltre di 50. Come una società privata la nostra reputazione è sviluppata sulla creazione delle relazioni vicine e positive con i nostri clienti. Molti di questi clienti stanno lavorando alla prima linea di nuova tecnologia - nei campi della ricerca del plasma, della scienza di superficie, del trattamento di vuoto e dell'analisi di gas. Per mantenere questa reputazione Hiden Analitico abbia, nel corso degli anni, livelli eccezionali stabiliti di capacità tecnica in queste aree in seno alla nostra società.

Riassunto

La Spettrometria di Massa Neutrale Polverizzata è adatta idealmente all'analisi delle pellicole sottili in cui lo stato della composizione, di spessore e dell'interfaccia può essere risoluto. In questo esempio un disco del disco rigido è analizzato, mostrante sia i rivestimenti sottili che spessi del livello.

Introduzione

Malgrado lo sviluppo della memoria istantanea del silicio e delle unità ottiche, i dischi rigidi magnetici rimangono il sostegno dell'industria di archiviazione di dati, fornendo l'accesso ad alta velocità e l'alta affidabilità.

Le unità Moderne comprendono una serie di dischi circolari costruzione di alluminio o di vetro, su cui sono i livelli magnetici e non magnetici depositati.

La costruzione generale di un disco del disco è indicata nella figura 1. In uso, la testina di lettura/scrittura è separata dalla superficie del disco da un cuscino di aria generato tramite l'atto di filatura del disco. Uppermost sul disco la superficie è un livello sottile del polimero che fornisce una superficie di attrito bassa nel caso la testa del disco stabilisca il contatto. Sotto questo è il livello magnetico su cui i dati sono redatti. I domini magnetici fini del livello di dati sono separati dalla base magnetica più spessa da una barriera non magnetica. Per accomodare il più alta densità di dati i domini magnetici nel livello di dati devono essere piccoli quanto possibile, così i servire dello strato di base completare il circuito (indicato come la riga arrowed) e limitare il campo alla regione della testina di lettura/scrittura soltanto.

Figura 1: Sezione trasversale Tipica del disco

Figura 2 mostra il disco del disco installato in un'unità con l'assembly motore e della testa prima dell'analisi.

Figura 2: Disco rigido Montato

SIMS e SNMS

Sia SIMS che SNMS utilizzano un raggio ionico messo a fuoco, monoenergetico, chimicamente puro del KeV in genere 1-10 da polverizzare erodono la superficie nell'ambito dell'analisi. Una piccola frazione di materiale polverizzato si trasforma in in ionizzato dovuto il trattamento stesso della polverizzazione e, in SIMS, è questi ioni che forniscono l'informazione sensibile per cui la tecnica è conosciuta. Essere una tecnica di spettrometria di massa tutti gli elementi ed isotopi può essere individuato e nelle circostanze favorevoli il limite di segnalazione può essere nella regione bassa del ppb.

Tuttavia, perché il meccanismo di ionizzazione per SIMS si presenta alla superficie del campione, dipende altamente dalla chimica locale e la frazione ionizzata può variare da molti ordini di grandezza. Ciò fa l'ideale di SIMS per l'analisi di traccia in materiali della matrice conosciuta ma la quantificazione in materiali della matrice cambiante può essere complessa.

SNMS sormonta “l'effetto della matrice„ separando gli eventi di ionizzazione e della polverizzazione. Anche in alto ione rendere a situazioni la frazione degli ioni supera raramente 1% del materiale polverizzato, in modo dal cambiamento continuo neutrale è molto più rappresentativo della composizione del campione. La Ionizzazione per SNMS si presenta in una cella di bombardamento dell'elettrone alla parte anteriore dell'analizzatore che significa che la probabilità di ionizzazione è una costante e non dipende dalla chimica del campione.

Per quantificare SIMS è importante che il materiale di riferimento è simile allo sconosciuto come possibile e dovrebbe certamente essere dello stesso materiale di matrice.

Per SNMS questa corrispondenza di matrice dei materiali di riferimento è inutile, poichè i fattori di calibratura non cambiano con la matrice, quindi, i fattori richiesti della sensibilità possono essere metallo disponibile risoluto del modulo facilmente e campioni ceramici di composizione pubblicata.

Inoltre, SNMS è ideale per l'analisi degli isolanti, poichè le specie neutrali sono inalterate dal campione che fa pagare, tuttavia, la compensazione della tassa è ancora consigliabile per mantenere gli stati primari coerenti del raggio.

Le particelle secondarie ionizzate sono analizzate ed individuate nello spettrometro di massa. All'analisi molto bassa delle correnti del raggio ionico è limitato al superiore pochi strati monomolecolari - eccellenti per rilevazione di contaminazione di superficie. Poichè la dose del raggio ionico è aumentata e polverizzare diventa più aggressiva, successivamente i livelli più profondi sono esposti e concentrazione mentre la funzione di profondità può essere risoluta.

Facendo Uso di un raggio ionico messo a fuoco, sia SIMS che SNMS diventano nello spazio risolventi e le immagini elementari possono essere registrate.

L'analisi presentata qui è stata fatta facendo uso della stazione di lavoro di Hiden SIMS, di uno strumento completo ed altamente flessibile del quadruplo SIMS/SNMS forniti della pistola di ione del gas IG20 e dell'analizzatore di MASSIMO SIMS/SNMS.

Analisi del Disco

Il disco del disco è stato rimosso dall'unità e da un'area del campione tagliate da (quadrato di circa 1cm dal centro dell'area di memoria di archiviazione di dati) facendo uso di una ghigliottina del workshop. Nessun ulteriore preparato del campione è stato richiesto ed il pezzo è stato montato in un supporto standard della Stazione Di Lavoro di SIMS.

Poichè niente è stato conosciuto circa la composizione di questa superficie del disco particolare il primo punto era di acquistare uno spettro di massa passante attraverso l'intero impila. Ciò è compiuta facilmente permettendo che un raggio ionico fisso (in questo caso ioni di 600nA 5keV AR messi a fuoco a 150ìm) polverizzi erode un pozzo per alcuni minuti. Poichè le barriere del pozzo forniscono l'esposto simultaneo di tutti i livelli, lo spettro di massa dà una buona indicazione dei materiali presenti.

In questo caso il Cr, il Ni ed il Co hanno mostrato che le concentrazioni significative nello spettro ed in questi elementi sono state scelte per essere seguite nel profilo di profondità successivo insieme alla C (per lo strato superficiale) e ad Al (per il substrato). In linea di principio, fino a 75 diversi canali di massa possono acquistarsi in una matrice di permesso della singola analisi sia che nelle analisi dell'impurità da fare.

Il profilo di profondità è stato misurato facendo uso degli ioni di 5 KeV⁺ AR mentre individuando le posizioni di folle polverizzate. Gli ioni Secondari sono stati rifiutati usando un alto potenziale dell'obiettivo per dare loro l'energia al di sopra di quella richiesta per passare l'analizzatore parallelo della zolla della sonda di Massimo SIMS/SNMS di Hiden.

Quantificazione

Ci sono una serie di fasi alla quantificazione di un profilo di profondità di SNMS. Inizialmente lo strumento è calibrato determinando un fattore della sensibilità per ogni elemento che sarà misurato, riguardante un elemento standard scelto, per i campioni che metallurgici questo è spesso Tecnico Di Assistenza. Non importa se il Tecnico Di Assistenza sia presente nel materiale nell'ambito dell'analisi poichè i fattori relativi della sensibilità (RSFs) ancora si applicheranno. Tuttavia, poichè SNMS è una tecnica di spettrometria di massa l'isotopo specifico può essere scelto per ottimizzare l'analisi ed il regolato di RSF per l'abbondanza isotopica. Il limite di segnalazione di SNMS è frequentemente migliore di una parte per mille.

I RSF importanti per questa analisi particolare (Ni, Cr, Co) sono stati ottenuti dal campione della lega ad alta temperatura di Hastelloy C (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C). Per semplicità, è stato presupposto che il substrato fosse composto interamente di alluminio. Tuttavia, se necessario la composizione della lega del substrato potrebbe anche essere determinata.

Il profilo di profondità di SNMS è quantificato in un modo molto simile a quelli ottenuti dalle spettroscopie elettroniche. È presupposto che tutti gli elementi nel materiale siano riflessi e poi, dopo l'applicazione del RSFs, questo somme alla concentrazione atomica di 100%. Ulteriormente, i cambiamenti nel segnale totale riflettono la variazione nella tariffa di erosione, così, ad una prima approssimazione, il profilo di profondità di SNMS possono essere calibrati sia nella concentrazione che nella profondità facendo uso dei valori delle biblioteche. Ciò è un vantaggio importante sopra SIMS per l'analisi dei materiali e delle interfacce classificati.

Per la calibratura più precisa di profondità la profondità terminale del cratere è misurata facendo uso di microscopia di interferenza o di un profilometro dello stilo. In questa microscopia di interferenza di caso particolare è stato impiegato.

Risultati

I profili di profondità mostrano una struttura simile a quella preveduta. Alla superficie stessa è un livello dei ricchi del carbonio che agisce per proteggere il livello di dati magnetico sotto sia dall'atmosfera che dal contatto accidentale dalla testina di lettura/scrittura.

Il livello magnetico è composto di lega circa 40 nanometro del Cr del Ni di Co (65%) (7%) (27%) densamente. Ciò è separata dallo strato di base magnetico da uno strato intermedio spesso 100nm del Cr di 93%. Sotto lo strato intermedio è uno strato di base spesso del Cr del Ni di 8ìm il Co (25%) (35%) (40%) che servisce a completare il circuito magnetico dalla testa. Le figure di cui sopra si arrendono le percentuali dell'atomo, tuttavia, queste possono essere prontamente sono convertite in figure il più delle volte lega arresa delle percentuali del peso dati composizionali.

Conclusione

L'impatto SNMS dell'Elettrone sulla Stazione Di Lavoro di Hiden SIMS può fornire i profili di profondità elementari quantificati dei materiali della lega facendo uso del verificato di facilmente, non matrice abbinata, materiali di riferimento.